Технология формирования и измерения параметров си-лицидних пленок для структур бис часть 9

Рис. 2. 5. 3алежнисть скорости травления пленок силицидов титана и молибдена от давления плазмостворюючои смеси (а) и процентного содержания кислорода (б). При этом в профиле пищеварения полицид молибдена создается перегиб в связи розтравлення пленки силицида (кривая 4, рис. 2. 5 а), а в профиле пищеварения полицид титана изменений не происходит. Отсюда следует, что оптимальное содержание кислорода в плазмостворюючий смеси гексафторид серы — кислород, при котором исключается образование выступлений и перегибов на стенках пищеварения полицидив титана и молибдена, составляет 60 — 65%. Наклон стенок пищеварительного тракта к поверхности подложки составляет при этом 60-70 градусов.

Новости бокса
В рассматриваемых условиях плазменного травления пленок на основе силицидов титана и молибдена формируются электроды затворов МДП-транзисторов с длиной канала 1,0 — 1,5 мкм и точностью 150 нм. 2.3 Металл на кремнии или поликремний Одним из первых способов образования пленок силицидов был уже известный метод нанесения пленки тугоплавкого металла путем катодной распыления или испарения в вакууме. Если такое нанесение проводили на кремний, то дальнейшее нагрев приводил к образованию силицида. И в настоящее время метод не потерял актуальности. Поликремний толщиной 500 нм наносили на окисленную пластину кремния, затем легувалы с РОСl 3 и на него наносили слой титана или тантала толщиной 100 нм. При отжиге в без кислородной атмосфере с t = 9000С (титан) и с t = 1000 0С (тантал) часть слоя кремния тратилась на образование дисилицида, который вместе с поликремния оставшийся образовывал «Полипласт» с одинаковой толщиной поликремния и силицида по 250 нм. Пленки молибдена (53 нм) или вольфрама (44 нм) наносили методом электронного испарения на кремний {111} p-типа. Поверх пленки металла тем же методом наносили слой кремния толщиной 20 нм для исключения отражение при дальнейшем лазерном отжиге, в результате которого было отмечено образования пленок, состоящих из одной фазы — дисилицида вольфрама или молибдена — толщиной 120 и 145 нм, соответственно. При других температурах отжига и разном количестве примесей имела место образования, кроме дисилицида, других фаз силицида молибдена, менее устойчивыми, чем дисилицида. Между слоями происходила сегрегация примесей, чем объясняется большие внутренние напряжения в пленке и ее плохую адгезию. Рис. 2. 4. Концентрация кислорода в дисилицида молибдена после отжига. Для получения пленки МоSi2 пленку молибдена наносили методом электронного испарения в вакууме на монокристаллический кремний р-типа (5 — 200 Ом * см). После отжига стехиометрический состав пленки был различен в зависимости от количества примесей кислорода в ней: при содержании его не более нескольких процентов после отжига выше t = 600 0C пленка состояла только из дисилицида молибдена, причем имела место сегрегация кислорода на границе дисилицида-кремний; при содержании более 10% после отжига при t = 1050 ° C в течении 10 мин появлялись две фазы МоSi2 и MоSi3, расположенные последовательными слоями, на границе которых также происходила сегрегация кислорода. В процессе нанесения пленки молибдена на кремний также отмечали, что большое значение имеет примесь кислорода. При его концентрации менее 1-2% и tвидп.= 545-600 0С формируется только фаза тетрагонального дисилицида молибдена; с большим содержанием кислорода силицид образуется только при tвiдп.> 800 0C когда появляются три фазы: тетрагон, гексагональная Мо2Si5 и дисилицида тетрагональной, который расположен на внутренней границе, тогда как Мо2Si5 выходит на поверхность. На межфазовых границах и на границе с кремнием собираются атомы кислорода в виде SiOX (х ≤ 2). При нанесении пленки тантала на кремний на образование дисилицида тантала влияют примеси азота и кислорода, замедляют образование силицида. Рис. 2. 6. Концентрация кислорода в дисилицида молибдене после отжига. Нанесение на двуокись кремния слоя кремния и поверх него слоя молибдена с последующим отжигом в атмосфере водорода при t = 900 и 1000 ° С в течение 10 и З0 с, соответственно, также приводило к образованию пленки, состав которой близок к дисилицида. В процессе отжига происходит самоочищение материала: содержание кислорода в объеме дисилицида составляет 0,3%, а углерода 1%, тогда как первоначальный напыленный слой молибдена содержит 7% кислорода и 3% углерода. Возможно, такое самоочищения — проявление сегрегации кислорода на фазовых границах. При образовании силицида путем нанесения на кремний пленки металла основными являются процессы, происходящие на границе кремний-металл. Например, при нанесении титана на пленку аморфного кремния происходило образование силицида, причем пленка его была более равномерная по толщине, чем при нанесении на монокристаллический кремний, полученный в другом процессе. Причина этого — наличие загрязнений (кислород, углерод) на поверхности монокристаллического кремния в большей степени, чем аморфного, поскольку последний наносили в той же камере, что и титан, без контакта с окружающей средой между этими процессами. Минимальная температура, при которой пленка состоит из одной фазы — равномерно распределенного по всему объему дисилицида титана — также существенно ниже для а кремния и составляет 500 0С. При напылении тантала с помощью электронного луча в пленке содержалось 3% кислорода и 0,3% углерода, а на границе тантал — кремний — 1-3% углерода. После отжига кислород присутствовал в виде оксида тантала на границе тантал — кремний. 2.4 Одновременное нанесения компонентов силицида Один из существенных недостатков метода образования силицида при взаимодействии слоев металла и кремния заключается в наличии начальной границы между ними, которая является источником примесей и дефектов структуры. Кроме того, в этом случае образования силицида происходит через диффузию кремния в металл в междоузлиях кристаллической решетки, в результате чего силицид образуется неоднородно и неравномерно по объему. В результате поверхность получается неровной. Для технологии, в которой размеры элементов транзисторных структур составляют единицы микрон, неровности поверхности вносят существенные недостатки. Поэтому большое распространение получили способы образования силицидных пленок, основанные на одновременном нанесении металла и кремния и образование их смеси, в соотношении 1: 2, соответствующем состава дисилицида, т. Е самые стойкие фазе. Чем точнее и равномернее выполнено это соотношение при нанесении компонентов силицида, тем меньше перемещения атомов при дальнейшем отжиге для образования силицида, меньше неоднородность по объему, изменения объема и зависящие от этого внутренние напряжения и электрическое сопротивление. При отклонении состава нанесенных компонентов от указанного соотношения при использовании «Полипласт» в любом случае образуется дисилицида, поскольку недостаток кремния компенсируется с подслоя кремния, а его избыток или остается в междоузлиях или диффундирует к границе. Однако отклонения нежелательны, поскольку для некоторых силицидов они ведут к росту внутренних напряжений и удельного сопротивления (не очень резко и для разных силицидов по-разному). При нанесении компонентов силицида на оксид и при недостатке кремния образуется фаза, соответствующая нанесенному состава, даже если температура отжига соответствует образованию дисилицида. При избытке кремния, как и в случае использования Полипласт образуется только дисилицида, а избыток кремния остается в междоузлиях или диффундирует к границам. При этом в обоих случаях удельное сопротивление возрастает. На Рис. 2. 6 приведена температурная зависимость удельного сопротивления дисилицида тантала, нанесенного на окисленный кремний, при скорости изменения температуры 4 град / мин при различном соотношении компонентов силицида.